化工企业中环己酮的化工工艺分析

孙尉峰

（中国平煤神马集团尼龙科技有限公司，河南 平顶山 467000）

环己酮除了给己内酰胺的生产提供原料以外，还作为一种优良的溶剂被广泛应用于化纤、石化等工业生产中，是极为重要的工业原料。由于环己酮的需求量不断攀升，这就要求化工企业采取多种措施优化生产工艺，减少设备能耗，提高环己酮产量，满足市场的实际需求。

1 环己酮的化工工艺

1.1 环己醇脱氢工艺

1）环己烯法化工工艺。通过钌系催化剂对苯进行部分加氢反应，使其形成环己烷和环己烯两种物质，再通过高硅沸石实现环己烯与水的化合反应，从而制出环己醇，氧化以后的环己醇就能够形成有机化合物环己酮。2）苯酚法化工工艺。作为一种工业原料，苯酚在化工行业起步阶段就被应用于环己酮的生产工艺中，在Cu系等催化剂的作用下经过高温蒸发，随后将氢加入其中使苯酚生成环己醇，接下来将带有氢的环己酮进行取氢处理，最终形成纯度较高的环己酮产品。在生产过程，苯酚法化工工艺有着较高的产出效率和产品质量，但由于苯酚有着非常昂贵的价格，因此化工企业很少将苯酚作为原料进行使用。3）脱氢法化工工艺。对环己醇进行脱氢是必不可少的一个工艺流程，环己醇脱氢法不仅要应用到苯酚法制备中，同时还要应用到环己烯法制备中，在脱氢的催化剂作用下能够形成环己酮，再通过严格把控压力和温度有效减少有机化合物中杂质的反应现象，借助熔盐等载体提供热量，对粗环己酮进行分组，将粗环己酮与精环己酮进行高效分离。

1.2 环己烷氧化工艺

1）氧化法。纯氧化法需要严格按照标准控制温度与压力，空气的含氧量控制在大于10%且小于15%的范围内，利用空气对环己烷直接进行氧化，得出环己基过氧化氢，随后对环己基过氧化氢进行有效浓缩，再通过金属氧化物完成催化作业，最终形成环己酮和环己醇两种有机化合物，没有催化剂的环己烷氧化法可以使生产不断，只不过该工艺有着较高的工艺要求，而且需要较长的生产流程和完善的生产设备。2）钴盐法。在提取环己酮时将钴盐作为催化剂，钴盐的主要化学成分就是环烷酸钴，在生产过程中可以利用三价钴离子和二价钴离子特有氧化性，对双氧化物进行有效处理，随后形成游离基团。环烷酸钴能够对反应加以控制，从而提取出高成分的环己醇，实现高产高效生产。另外，在液相氧化法中，液态的环己烷氧化成双氧化物之后，在钴盐的作用下能够分解出两种物质：环己烷和环己酮。在化工生产中要防止环己烷氧化后成为双氧化物并出现分解情况，这样可以更好地增加环己酮和环己烷的回收率。3）硼酸法。在环己烷生产工艺中，将硼酸作为催化剂能够大幅提高生产率，环己基过氧化氢的氧化性比较强，在与硼酸发生反应后能够制出硼酸环己醇脂，之后经过水解就可以回收。相对于钴盐法，硼酸法优势明显且效果更好，但是在结焦以后会停产作业，大幅降低经济效益，因此很多化工企业逐渐弃用了这种工艺。

1.3 环己醇的分离精制

1）减压精馏。环己醇的沸点接近于环己酮，它们有着基本相同的性质，但是传统的精馏方法很难将环己醇与环己酮进行彻底分离，而减压精馏法的应运而生能够实现粗产品提纯的过程中，利用预蒸馏进行高效的精馏，使产品在4kpa的压力下进行减压蒸馏从而实现环己酮的高纯度提取，但是该方法需要耗费较大的能量，而且有一定的真空要求。2）蒸发法。蒸馏法主要是利用合成聚合物进行蒸馏操作的，利用渗透蒸发的方式对环己烷和环己酮进行提取，在聚合物当中具有氢键，通过氢键之间产生的作用高效分离环己酮与环己醇，这种化工工艺具有较高的成本，适合实验研究，不适合大规模工业生产。3）萃取精馏法。萃取精馏法有着不同的操作方法，其中常见的2种方法包括间歇萃取精馏和连续萃取精馏。在连续萃取精馏时，需要连续不间断的进料和回收，整个蒸馏过程不能出现中断，而且要同时展开萃取精馏塔和溶剂回收塔的各项工作；间歇性萃取法属于一种新兴的分离精制方法，具有比较明显的优势，能够实现高效高质量的生产作业，但是具有复杂的工艺流程。

2 环己酮化工工艺创新

2.1 部分苯加氢的新工艺

随着科研水平的不断提高，化工企业对部分苯加氢新工艺的研究和开发越来越重视，其中涉及部分苯加氢的新工艺。该工艺的重要环节就是在不完全加氢的情况下对苯进行处理，通常苯需要在钌系催化剂的作用下才能够分解出环己烯，然后在高硅沸石催化剂的作用下环己烯又生成环己醇，经过脱氢处理的环己醇最终制成环己酮。这种方法是对传统工艺的改良，能够提高环己酮的产出率。

2.2 分子筛催化法

利用分子筛对环己烷实施氧化和催化，能够产出环己酮，分子筛以氧气作为原料，但部分时候也会使用空气。随着化工工艺的日新月异，化工企业在生产当中还会用到金属催化氧化法以及仿生催化氧 化法。

3 环己酮的提纯方法

己内酰胺中存在许多的杂质，这种杂质属于原材料中自带的，原材料中就含有环己酮、双氧水和液氨，生产过程中还要加入甲苯、叔丁醇以及苯等催化剂使其发生反应。实际生产中，工作人员会出现操作不当的情况，这时不但使工艺参数出现波动，而且使工艺条件发生改变，最终发生多种副反应。在存储和运转己内酰胺时，也会因多种因素掺进杂质，这种情况下己内酰胺一旦受到潮湿、高温或意外吸氧的情况，就会发生质的改变。

己内酰胺的质量等级也各不相同，这在提取环己酮时也存在一定的困难。科研人员可以通过谱库检索以及标准物对照等方式解析质谱，通过解析对己内酰胺中存在的杂质结构进行充分了解。一般情况下，己内酰胺受原料环己酮中杂质的影响较大，目前的技术水平仍然无法确定环己酮的杂质。我国现有的生产适用工艺标准分为两种，一种是环己烯水合工艺，另一种是环己烷氧化工艺。这两种工艺能够满足化工生产需要，制出符合国际标准的高纯度环己酮，但环己烯水合工艺相比环己烷氧化工艺提纯的浓度更高。

环己烯水合工艺在液相中进行加氢反应和水合反应，这样做产生的副反应就相对较少，杂质的数量也能够得到严格的控制，提取出的环己醇的浓度比较纯，正常情况下经过脱氢反应后，成品环己酮的纯度能够达到99.95%。在环己烷氧化法的生产工艺之下，环己酮中含有的2-庚酮、己醛等直链杂质，这下杂质对己内酰胺产品的挥发性碱指标会造成很大的影响，因此在环己酮的纯度提取中就要对原料环己酮的指标进行严格控制。

4 结束语

综上所述，随着化工生产技术的不断革新和进步，加强对环己酮化工工艺的开发和利用不仅有助于提高环己酮的纯度，而且有助于提高生产效率，推动生产措施的改革。化工企业要加大科研力度，优化生产措施，实现低消耗高效益，进一步促进化工领域的发展。